RU2556744C2 - Optical reflector (versions) - Google Patents
Optical reflector (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556744C2 RU2556744C2 RU2013157072/28A RU2013157072A RU2556744C2 RU 2556744 C2 RU2556744 C2 RU 2556744C2 RU 2013157072/28 A RU2013157072/28 A RU 2013157072/28A RU 2013157072 A RU2013157072 A RU 2013157072A RU 2556744 C2 RU2556744 C2 RU 2556744C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- component
- retroreflector
- plane
- optical element
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическим системам лазерной локации и дальнометрии.The invention relates to optical systems for laser ranging and ranging.
Известен светоотражатель (RU №2055377 С1, МПК G02B 5/12, 27.02.1996), принятый за аналог, наиболее близкий для устройства отражателя по первому и четвертому вариантам, содержащий три плоские взаимно перпендикулярные отражающие поверхности, образующие либо тетраэдрическую призму (триппельпризму), либо полый трехгранник, перед которым перпендикулярно оси трехгранника установлен оптический элемент. Входная грань триппельпризмы или одна из поверхностей оптического элемента выполнена неплоской и ограничена поверхностью многогранника, конической, цилиндрической, асферической поверхностями или их комбинацией. Выполнение триппельпризмы с модифицированной таким образом входной гранью или выполнение полого трехгранника, с установленным перед ним модифицированным оптическим элементом, позволяет изменить диаграмму направленности отраженного светового потока. Однако энергетическая эффективность такого решения не является оптимальной, так как только часть энергии (в лучшем случае - не более 50%) светового потока может быть перенаправлена в сторону единого источника-приемника.Known retroreflector (RU No. 2055377 C1, IPC
Известен также оптический отражатель (RU №2101737 С1, МПК G02B 5/10, G02B 5/12, 10.01.1998), наиболее близкий аналог по второму варианту, содержащий объектив «кошачий глаз», включающий фокусирующий элемент в виде линзы, системы линз или криволинейных зеркал или их комбинации, при этом в эквивалентном фокусе элемента установлено плоское зеркало. Ретроотражательные свойства объектива «кошачий глаз» в основном аналогичны свойствам триппельпризмы. Однако в конструкции объектива требуется удержание плоского зеркала в неизменном положении относительно эквивалентного фокуса для получения стабильной диаграммы направленности, что является недостатком данного технического решения.Also known is an optical reflector (RU No. 2101737 C1, IPC
Каждое из вышеописанных технических решений наиболее эффективно при направлении на отражатель светового потока по его оптической оси. Однако поле зрения такого отражателя ограничено, кроме того, с увеличением угла падения потока в пределах поля зрения количество отраженной энергии уменьшается за счет виньетирования светового потока внутри отражателей.Each of the above technical solutions is most effective when directed to the reflector of the light flux along its optical axis. However, the field of view of such a reflector is limited, in addition, with an increase in the angle of incidence of the stream within the field of view, the amount of reflected energy decreases due to vignetting of the light flux inside the reflectors.
Для расширения угла обзора отдельные отражатели устанавливают на поверхности сферических конструкций из металла, формируя, таким образом, сферический спутник-цель. В этом случае отраженный световой поток образуется в результате сложения световых потоков от нескольких отражателей. Данное техническое решение обладает тем недостатком, что положение каждого из отражателей относительно центра масс спутника в конкретный момент времени отражения от них светового потока не известно. Кроме того, оптические характеристики отдельных отражателей не могут быть выполнены строго одинаковыми. Это приводит к снижению точности определения координат спутника, а высокоточное определение координат является одной из основных задач дальнометрии.To expand the viewing angle, individual reflectors are mounted on the surface of spherical metal structures, thus forming a spherical target satellite. In this case, the reflected light flux is formed as a result of the addition of light fluxes from several reflectors. This technical solution has the disadvantage that the position of each of the reflectors relative to the center of mass of the satellite at a particular point in time of reflection of the light flux from them is not known. In addition, the optical characteristics of individual reflectors cannot be made exactly the same. This leads to a decrease in the accuracy of determining the coordinates of the satellite, and high-precision determination of coordinates is one of the main tasks of ranging.
Этот недостаток устранен в ретрорефлекторе (журнал «Электромагнитные волны и электронные системы», №7, т.12, 2007 год, стр.11-14), действие которого аналогично объективу «кошачий глаз». Ретрорефлектор выполнен в виде многослойной сферической линзы, фокусирующей падающий на нее световой поток на противоположной поверхности, на которую нанесено отражающее покрытие. Так как многослойная сферическая линза является центрально-симметричной, то зеркало, представляющее собой покрытие на тыльной поверхности ретрорефлектора, не меняет своего положения относительно эквивалентного фокуса ретрорефлектора, чем достигается стабильность диаграммы направленности отраженного светового потока. Диаграмма направленности представляет типичное распределение энергии при наличии сферической аберрации оптической системы, когда преобладающая часть энергии отраженного потока содержится в первом кольцевом максимуме. Угловой размер этого максимума является расчетной величиной, которая связана с конструктивным выполнением сферической многослойной линзы. Угловой размер может быть выбран таким, чтобы компенсировать влияние скоростной аберрации на направление отраженного светового потока.This disadvantage was eliminated in the retroreflector (Electromagnetic Waves and Electronic Systems magazine, No. 7, vol. 12, 2007, pp. 11-14), whose action is similar to the cat's-eye lens. The retroreflector is made in the form of a multilayer spherical lens focusing the incident light flux on it on the opposite surface, on which a reflective coating is applied. Since the multilayer spherical lens is centrally symmetric, the mirror, which is a coating on the back surface of the retroreflector, does not change its position relative to the equivalent focus of the retroreflector, thereby achieving the stability of the directivity pattern of the reflected light flux. The radiation pattern represents a typical energy distribution in the presence of spherical aberration of the optical system, when the predominant part of the energy of the reflected flow is contained in the first annular maximum. The angular size of this maximum is a calculated value that is associated with the design of a spherical multilayer lens. The angular size can be chosen so as to compensate for the effect of high-speed aberration on the direction of the reflected light flux.
Такой ретрорефлектор принят за наиболее близкий аналог по третьему варианту.Such a retroreflector is taken as the closest analogue in the third embodiment.
Ретрорефлектор, выполненный в виде многослойной сферической линзы, обладает широким углом обзора, практически равным полусферическому, и обладает стабильной и единой оптической характеристикой во всем угле обзора. Положение его центра масс известно с высокой точностью и не меняется относительно его поверхностей при любом направлении падающего на него светового потока в пределах угла обзора. Таким образом, в нем отсутствует погрешность привязки результатов измерения дальности к центру масс спутника.The retroreflector, made in the form of a multilayer spherical lens, has a wide viewing angle, almost equal to hemispherical, and has a stable and uniform optical characteristic in the entire viewing angle. The position of its center of mass is known with high accuracy and does not change relative to its surfaces for any direction of the light flux incident on it within the viewing angle. Thus, there is no error in the binding of the results of measuring the range to the center of mass of the satellite.
Однако его недостатком является кольцеобразность структуры диаграммы направленности, при которой энергия отраженного потока равномерно распределена по всей кольцевой зоне. Так как прием потока можно осуществить только из ее малой части, данное конструктивное решение ведет к большим энергетическим потерям в принимаемом световом потоке.However, its disadvantage is the annular structure of the radiation pattern, in which the energy of the reflected stream is evenly distributed throughout the annular zone. Since the reception of the flux can be carried out only from its small part, this constructive solution leads to large energy losses in the received light flux.
Задачей изобретения является отражение от спутника-цели максимально возможной энергии светового потока, направленной на него от источника излучения, - в обратном направлении к источнику излучения, в непосредственной близости от которого расположен приемник. Эта задача усложняется в случае, когда спутник-цель движется с высокой скоростью относительно источника. Причиной этого является т.н. скоростная аберрация, отклоняющая световой поток, отраженный от спутника-цели на некоторый угол в плоскости, проходящей через направление вектора скорости движения спутника-цели. Одним из способов компенсации влияния скоростной аберрации является изменение оптической характеристики ретрорефлекторного элемента - диаграммы направленности отраженного светового потока - так, чтобы по-прежнему его направить к источнику-приемнику.The objective of the invention is the reflection from the target satellite of the maximum possible energy of the light flux directed at it from the radiation source, in the opposite direction to the radiation source, in the immediate vicinity of which the receiver is located. This task is complicated when the target satellite moves at high speed relative to the source. The reason for this is the so-called high-speed aberration, deflecting the light flux reflected from the target satellite by a certain angle in a plane passing through the direction of the velocity vector of the satellite of the target. One way to compensate for the effect of high-speed aberration is to change the optical characteristics of the retroreflector element — the directivity pattern of the reflected light flux — so as to continue to direct it to the receiver source.
Технический результат изобретения состоит в улучшении энергетических характеристик светового потока, отраженного от ретроотражателя и направленного к месту расположения источника и приемника.The technical result of the invention is to improve the energy characteristics of the light flux reflected from the retroreflector and directed to the location of the source and receiver.
Это достигается тем, что в оптическом отражателе по первому варианту, содержащем ретрорефлекторный компонент или в виде триппельпризмы, выполненной из оптического материала, или системы из трех плоских зеркал, образующих полый прямоугольный трехгранник, и оптический элемент перед входным зрачком ретрорефлекторного компонента, оптический элемент выполнен из двулучепреломляющего одноосного оптического материала в виде клина с плоскими сторонами, причем оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оси ретрорефлекторного компонента, а между ретрорефлекторным компонентом и оптическим элементом дополнительно введена четвертьволновая фазовая пластинка.This is achieved by the fact that in the optical reflector according to the first embodiment, containing a retroreflective component or in the form of a triple prism made of optical material, or a system of three flat mirrors forming a hollow rectangular trihedron, and an optical element in front of the entrance pupil of the retroreflective component, the optical element is made of birefringent uniaxial optical material in the form of a wedge with flat sides, and the optical axis of the wedge material is located in a plane perpendicular to the axis of the retre of the reflex component, and a quarter-wave phase plate is additionally introduced between the retro-reflex component and the optical element.
Во втором варианте поставленная задача решается за счет того, что в оптическом отражателе, содержащем ретрорефлекторный компонент в виде «кошачьего глаза», содержащий объектив, зеркало и оптический элемент, - дополнительно введена четвертьволновая фазовая пластинка, а оптический элемент выполнен из двулучепреломляющего одноосного оптического материала в виде клина с плоскими сторонами, причем оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оси ретрорефлекторного компонента.In the second embodiment, the problem is solved due to the fact that in the optical reflector containing a retro-reflex component in the form of a “cat's eye”, containing a lens, a mirror and an optical element, a quarter-wave phase plate is additionally introduced, and the optical element is made of birefringent uniaxial optical material in in the form of a wedge with flat sides, the optical axis of the wedge material being located in a plane perpendicular to the axis of the retroreflective component.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по второму варианту четвертьволновая фазовая пластинка расположена между ретрорефлекторным компонентом и оптическим элементом.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the second embodiment, the quarter-wave phase plate is located between the retroreflective component and the optical element.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по второму варианту четвертьволновая фазовая пластинка расположена между объективом и зеркалом.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the second embodiment, the quarter-wave phase plate is located between the lens and the mirror.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по второму варианту дополнительно введена плоскопараллельная пластина из оптически прозрачного изотропного материала, установленная перпендикулярно оптической оси ретрорефлекторного компонента, при этом оптический элемент жестко закреплен на плоскопараллельной пластине со стороны входа лучей.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the second embodiment, a plane-parallel plate of an optically transparent isotropic material is added, mounted perpendicular to the optical axis of the retroreflector component, while the optical element is rigidly fixed to the plane-parallel plate from the input side of the rays.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по второму варианту дополнительно введена плоскопараллельная пластина из оптически прозрачного изотропного материала, установленная перпендикулярно оптической оси ретрорефлекторного компонента, при этом оптический элемент выполнен напылением со стороны входа лучей плоскопараллельной пластины.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the second embodiment, a plane-parallel plate of an optically transparent isotropic material is inserted perpendicularly to the optical axis of the retroreflector component, the optical element being sprayed from the input side of the rays of the plane-parallel plate.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по третьему варианту, содержащем ретрорефлекторный компонент в виде «кошачьего глаза», представляющий собой сферический ретрорефлектор, и оптический элемент перед входным зрачком ретрорефлекторного компонента, - оптический элемент выполнен из двулучепреломляющего одноосного оптического материала в виде клина с плоскими сторонами, причем оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оси ретрорефлекторного компонента, а между ретрорефлекторным компонентом и оптическим элементом дополнительно введена четвертьволновая фазовая пластинка.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the third embodiment, containing a retro-reflex component in the form of a “cat's eye”, which is a spherical retro-reflector, and an optical element in front of the entrance pupil of the retro-reflex component, the optical element is made of birefringent uniaxial optical material in the form of a wedge with flat sides, the optical axis of the wedge material being located in a plane perpendicular to the axis of the retroreflective component, and between the retroref Vectorial component and the optical element further introduced quarter-wave plate.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по третьему варианту оптический элемент выполнен напылением на входной поверхности ретрорефлекторного компонента, а четвертьволновая фазовая пластинка выполнена напылением на тыльной стороне ретрорефлекторного компонента.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the third embodiment, the optical element is sprayed on the input surface of the retroreflector component, and the quarter-wave phase plate is sprayed on the back side of the retroreflector component.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по трем вариантам дополнительно введена плоскопараллельная пластина из оптически прозрачного изотропного материала, установленная перпендикулярно оптической оси ретрорефлекторного компонента, при этом четвертьволновая фазовая пластинка жестко закреплена на стороне, обращенной в сторону ретрорефлекторного компонента плоскопараллельной пластины, а с другой стороны этой пластины жестко закреплен оптический элемент.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector in three variants an additional plane-parallel plate of optically transparent isotropic material is introduced, mounted perpendicular to the optical axis of the retroreflector component, while the quarter-wave phase plate is rigidly fixed to the side facing the retroreflector component of the plane-parallel plate, and with the other side of this plate is a rigidly mounted optical element.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по трем вариантам дополнительно введена плоскопараллельная пластина из оптически прозрачного изотропного материала, установленная перпендикулярно оптической оси ретрорефлекторного компонента, при этом четвертьволновая фазовая пластинка выполнена напылением на стороне плоскопараллельной пластины, обращенной в сторону ретрорефлекторного компонента, а с другой стороны плоскопараллельной пластины напылением выполнен оптический элемент.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the three options an additional plane-parallel plate of optically transparent isotropic material is introduced, mounted perpendicular to the optical axis of the retroreflector component, while the quarter-wave phase plate is sprayed on the side of the plane-parallel plate facing the side of the retroreflector component, and with on the other side of the plane-parallel plate, an optical element is sprayed.
Поставленная задача достигается также тем, что в оптическом отражателе по четвертому варианту, содержащем ретрорефлекторный компонент в виде триппельпризмы, выполненной из оптического материала, или системы из трех плоских зеркал, образующих полый прямоугольный трехгранник, и оптический элемент, - на боковые поверхности ретрорефлекторного компонента нанесено диэлектрическое покрытие, суммарное отражающее действие которого эквивалентно действию прохождения излучения через четвертьволновую фазовую пластинку, причем оптический элемент имеет вид клина с плоскими сторонами из двулучепреломляющего одноосного оптического материала, а оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оси ретрорефлекторного компонента, при этом оптический элемент или выполнен в виде напыления на входной грани ретрорефлекторного компонента или установлен перед входным зрачком ретрорефлекторного компонента.The task is also achieved by the fact that in the optical reflector according to the fourth embodiment, containing a retroreflective component in the form of a triple prism made of optical material, or a system of three flat mirrors forming a hollow rectangular trihedron, and an optical element, a dielectric is deposited on the side surfaces of the retroreflective component a coating whose total reflective effect is equivalent to the effect of radiation passing through a quarter-wave phase plate, with an optical element The wedge has the form of a wedge with flat sides made of birefringent uniaxial optical material, and the optical axis of the wedge material is located in a plane perpendicular to the axis of the retroreflector component, while the optical element is either sprayed on the entrance face of the retroreflector component or is placed in front of the entrance pupil of the retroreflector component.
На фиг.1 изображен оптический отражатель по первому варианту. Отражатель содержит ретрорефлекторный компонент 1 в виде триппельпризмы. Оптический элемент 2 расположен перед входной гранью триппельпризмы и представляет собой оптический клин с плоскими преломляющими поверхностями. Клин выполнен из двулучепреломляющего одноосного оптического материала, например кристаллического кварца. Оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оптической оси триппельпризмы. Между клином и триппельпризмой дополнительно установлена четвертьволновая фазовая пластинка 3.Figure 1 shows the optical reflector in the first embodiment. The reflector contains a
На фиг.2 изображен оптический отражатель по первому варианту, в котором ретрорефлекторный компонент 1 выполнен в виде системы из трех плоских зеркал, образующих полый прямоугольный трехгранник. Положение и ориентация оптического элемента 2 в виде клина и четвертьволновой фазовой пластинки 3 аналогичны вышеописанным.Figure 2 shows the optical reflector according to the first embodiment, in which the
На фиг.3 и 4 изображен оптический отражатель по второму варианту, в котором ретрорефлекторный компонент 1 выполнен в виде «кошачьего глаза», содержащий объектив 5 и плоское зеркало 4, расположенное в фокусе объектива 5. Оптический элемент 2 расположен перед объективом 5 и представляет собой оптический клин с плоскими преломляющими поверхностями. Клин выполнен из двулучепреломляющего одноосного оптического материала, например кристаллического кварца. Оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива 5. Четвертьволновая фазовая пластинка 3 может быть расположена между оптическим элементом 2 и объективом 5 (фиг.3), или между объективом 5 и плоским зеркалом 4 (фиг.4).Figures 3 and 4 show an optical reflector according to the second embodiment, in which the
На рисунке 5 изображен оптический отражатель по третьему варианту, в котором ретрорефлекторный элемент в виде «кошачьего глаза» представляет собой многослойную сферическую линзу. Перед входным зрачком ретрорефлекторного компонента 1 установлен оптический элемент 2, который выполнен из двулучепреломляющего одноосного оптического материала в виде клина с плоскими сторонами. Оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оси многослойной сферической линзы. Между ретрорефлектором и оптическим клином дополнительно введена четвертьволновая фазовая пластинка 3.Figure 5 shows the optical reflector according to the third embodiment, in which the retro-reflex element in the form of a “cat's eye” is a multilayer spherical lens. In front of the entrance pupil of the
На фиг.6 изображен оптический отражатель по третьему варианту. На поверхности многослойной сферической линзы со стороны входа светового потока показано расположение оптического элемента 2 в виде клина, выполненного напылением на сферическую поверхность. На противоположной стороне ретрорефлектора нанесено диэлектрическое отражающее покрытие 7, действие которого эквивалентно действию четвертьволновой фазовой пластинки.Figure 6 shows the optical reflector according to the third embodiment. On the surface of the multilayer spherical lens from the input side of the light flux, the location of the
На фиг.7 изображен оптический отражатель по первому, второму и третьему вариантам, в котором перед условно изображенным ретрорефлекторным компонентом 1 показана дополнительно введенная плоскопараллельная пластина 6. С одной стороны пластины 6 жестко установлен оптический элемент 2 в виде клина из двулучепреломляющего одноосного оптического материала, а с другой стороны, обращенной в сторону ретрорефлекторного компонента 1, жестко установлена четвертьволновая фазовая пластинка 3.7 shows an optical reflector according to the first, second and third options, in which an additionally introduced plane-
На фиг.8 изображен оптический отражатель по четвертому варианту. Отражатель содержит ретрорефлекторный компонент 1 в виде триппельпризмы. На входную грань триппельпризмы жестко установлен оптический элемент 2 в виде клина из двулучепреломляющего одноосного оптического материала. Оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оптической оси триппельпризмы. На боковых поверхностях триппельпризмы нанесено диэлектрическое покрытие 7, суммарное отражающее действие которого эквивалентно действию прохождения излучения через четвертьволновую фазовую пластинку.On Fig shows the optical reflector in the fourth embodiment. The reflector contains a
На фиг.9 изображен оптический отражатель по четвертому варианту, в котором ретрорефлекторный компонент 1 выполнен в виде системы из трех плоских зеркал, образующих полый прямоугольный трехгранник. Перед системой установлен оптический элемент 2, выполненный в виде клина из двулучепреломляющего одноосного оптического материала. Оптическая ось материала клина расположена в плоскости, перпендикулярной оптической оси системы. На отражающих поверхностях зеркал нанесено диэлектрическое покрытие 7, суммарное отражающее действие которого эквивалентно действию прохождения излучения через четвертьволновую фазовую пластинку.Figure 9 shows the optical reflector according to the fourth embodiment, in which the
Принцип работы устройства основан на физических эффектах, возникающих при прохождении плоскополяризованного света через оптические элементы, выполненные из материалов, обладающих двулучепреломлением, и отражении поляризованного света на границе диэлектриков.The principle of operation of the device is based on physical effects arising from the passage of plane-polarized light through optical elements made of birefringent materials and the reflection of polarized light at the boundary of dielectrics.
Предложенный оптический отражатель работает следующим образом. Монохроматический световой поток, плоскость поляризации которого расположена перпендикулярно плоскости рисунка, падает на оптический элемент 2 (фиг.1). Оптический элемент выполнен в виде оптического клина с расчетным углом 6 при вершине клина. Материалом клина является двулучепреломляющее одноосное кристаллическое вещество, например кристаллический кварц. Так как клин выполнен, таким образом, что оптическая ось его материала расположена в плоскости, перпендикулярной оптической оси оптического отражателя, то световой поток не испытает двулучепреломляющего действия материала и пройдет через клин, отклонившись в сторону его основания, следуя обычным законам геометрической оптики. После прохождения четвертьволновой фазовой пластинки 3, установленной перед триппельпризмой 1, световой поток приобретет круговую поляризацию, но его направление распространения останется неизменным. После прохождения через триппельпризму в результате нечетного (трехкратного) отражения от его граней направление круговой поляризации изменит свою фазу на противоположную, но его направление распространения останется неизменным, т.е. выходящий поток будет параллелен падающему. Повторное прохождение через четвертьволновую фазовую пластинку 3 изменит состояние поляризации светового потока: световой поток приобретет линейную поляризацию с направлением, перпендикулярным исходному. Направление распространения светового потока по-прежнему останется неизменным. Если бы материал клина не обладал двулучепреломляющими свойствами, то направление распространения светового потока, прошедшего через него в обратном направлении, изменилось бы согласно законам преломления и стало бы параллельным падающему световому потоку. Однако, двулучепреломляющие свойства материала и изменение направления плоскости поляризации светового потока, падающего на клин, приводят к отклонению его направления относительно исходного направления на угол δ:The proposed optical reflector operates as follows. The monochromatic light flux, the plane of polarization of which is perpendicular to the plane of the picture, falls on the optical element 2 (figure 1). The optical element is made in the form of an optical wedge with a design angle of 6 at the top of the wedge. The material of the wedge is a birefringent uniaxial crystalline substance, for example crystalline quartz. Since the wedge is made in such a way that the optical axis of its material is located in a plane perpendicular to the optical axis of the optical reflector, the light flux will not experience the birefringent action of the material and will pass through the wedge, deflecting toward its base, following the usual laws of geometric optics. After passing through the quarter-
δ-(ne-no)·θ,δ- (n e -n o ) · θ,
где ne - показатель преломления необыкновенного луча в двулучепреломляющем одноосном материале,where n e is the refractive index of the extraordinary ray in the birefringent uniaxial material,
no - показатель преломления обыкновенного луча в двулучепреломляющем одноосном материале.n o is the refractive index of an ordinary ray in a birefringent uniaxial material.
Таким образом, весь световой поток, направленный на оптический отражатель, после его действия будет отклонен по отношению к направлению падающего на угол δ. Т.к. угол δ является расчетным и определяет конструкцию оптического элемента 2 - клина, т.е. показатели преломления материала, из которого он изготовлен, и угол θ при вершине, то имеется возможность полной компенсации отклонения светового потока, вызванного скоростной аберрацией, при этом весь световой поток будет направлен к источнику-приемнику.Thus, the entire luminous flux directed to the optical reflector, after its action will be rejected with respect to the direction of incident on the angle δ. Because the angle δ is calculated and determines the design of the optical element 2 - the wedge, i.e. the refractive index of the material from which it is made, and the angle θ at the apex, it is possible to completely compensate for the deviation of the light flux caused by high-speed aberration, while the entire light flux will be directed to the source source.
На рисунках 1-3 и 5 приведены варианты конструктивного выполнения оптического отражателя, где в качестве ретрорефлекторного компонента показаны триппельпризма (фиг.1), система из трех плоских зеркал, образующих полый прямоугольный трехгранник (фиг.2), объектив «кошачий глаз» (фиг.3), вариант объектива «кошачий глаз» - многослойная сферическая линза (фиг.5). Во всех вариантах положение оптического элемента, выполненного в виде клина из двулучепреломляющего одноосного оптического материала, и четвертьволновой фазовой пластинки остаются неизменными.Figures 1-3 and 5 show options for constructing an optical reflector, where tripleprism is shown as a retroreflector component (Fig. 1), a system of three flat mirrors forming a hollow rectangular trihedron (Fig. 2), a cat's-eye lens (Fig. .3), a variant of the "cat's eye" lens - a multilayer spherical lens (figure 5). In all cases, the position of the optical element, made in the form of a wedge of birefringent uniaxial optical material, and the quarter-wave phase plate remain unchanged.
На рисунке 4 приведен вариант конструктивного выполнения оптического отражателя, где в качестве ретрорефлекторного компонента показан объектив «кошачий глаз». В нем, с целью уменьшения светового диаметра четвертьволновой фазовой пластинки 4, она расположена между объективом 5 и плоским зеркалом 4.Figure 4 shows an embodiment of the optical reflector, where the cat-eye lens is shown as a retroreflective component. In it, in order to reduce the light diameter of the quarter-
Как правило, оптические элементы из кристаллических материалов изготавливают минимально возможной толщины, чтобы обеспечить наилучшие характеристики отражателя в целом. Это усложняет их эксплуатацию и крепление в реальной конструкции. На фиг.7 приведен вариант конструктивного выполнения оптического отражателя, в котором перед ретроотражательным компонентом 1 установлена дополнительная плоскопараллельная пластина 6 из оптически прозрачного изотропного материала. Ее толщина выбирается достаточной для удобного крепления в конструкции, а оптический элемент 2 и четвертьволновая фазовая пластинка 3 устанавливаются и жестко крепятся, например, с помощью оптического клея, оптического контакта и т.п., по обе стороны плоскопараллельной пластины. Как вариант возможно выполнение оптического элемента 2 и четвертьволновой фазовой пластинки 3 напылением слоев двулучепреломляющих веществ на обе стороны плоскопараллельной пластины.As a rule, optical elements from crystalline materials are made of the smallest possible thickness to ensure the best characteristics of the reflector as a whole. This complicates their operation and mounting in a real design. Figure 7 shows an embodiment of the optical reflector in which an additional plane-
На рисунках 8 и 9 приведены варианты конструктивного выполнения оптического отражателя, где в качестве ретрорефлекторного компонента показаны триппельпризма (фиг.8), и система из трех плоских зеркал, образующих полый прямоугольный трехгранник (фиг.9), где оптический элемент 2 и четвертьволновая фазовая пластинка 3 также выполнены напылением слоя веществ. В данном случае четвертьволновая фазовая пластинка выполнена нанесением диэлектрического покрытия на боковые поверхности триппельпризмы (фиг.8) или поверхности плоских зеркал (фиг.9), при этом суммарное отражающее действие покрытий эквивалентно действию четвертьволновой фазовой пластинки. Оптический элемент 2 в виде слоя вещества переменной толщины, действие которого эквивалентно действию клина из двулучепреломляющего одноосного материала, нанесен напылением на входную грань триппельпризмы (фиг.8).Figures 8 and 9 show the options for constructing an optical reflector, where tripleprism is shown as a retroreflector component (Fig. 8), and a system of three flat mirrors forming a hollow rectangular trihedron (Fig. 9), where the
На рисунке 6 приведен вариант конструктивного выполнения оптического отражателя, где в качестве ретрорефлекторного компонента 1 использована многослойная сферическая линза. Оптический элемент 2 в виде слоя вещества переменной толщины, действие которого эквивалентно действию клина из двулучепреломляющего одноосного материала, нанесен напылением на входную поверхность сферической линзы, а четвертьволновая фазовая пластинка 3 выполнена нанесением диэлектрического покрытия на тыльную отражающую поверхность сферической линзы. Такое конструктивное решение обладает дополнительным преимуществом по сравнению с вышеописанными, так как может быть использовано не только в качестве одиночного изделия, но и полностью решить задачи целого спутника-цели, обладая при этом существенно улучшенными энергетическими характеристиками и большим углом обзора, практически равным полусферическому.Figure 6 shows an embodiment of the optical reflector, where a multilayer spherical lens is used as the
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013157072/28A RU2556744C2 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Optical reflector (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013157072/28A RU2556744C2 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Optical reflector (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013157072A RU2013157072A (en) | 2015-06-27 |
| RU2556744C2 true RU2556744C2 (en) | 2015-07-20 |
Family
ID=53497216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013157072/28A RU2556744C2 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Optical reflector (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2556744C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620767C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-05-29 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Laser rangefinder with totalizer of probing radiation beams |
| RU2621476C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-06-06 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Laser rangefinder with probing beam totalizer |
| RU2622229C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-06-13 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Rangefinder with combined laser semiconductor emitter |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4930870A (en) * | 1987-07-27 | 1990-06-05 | Itw New Zealand Limited | Retro-reflectors |
| US6545805B2 (en) * | 2001-05-16 | 2003-04-08 | Jds Uniphase Corp. | Polarization-dependent retroreflection mirror device |
| WO2005022210A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Bae Systems Plc | Retroreflective device comprising gradient index lenses |
| DE102010042142A1 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Ifm Electronic Gmbh | Measuring arrangement for use in e.g. yaw rate sensor for optically measuring speed of drive shaft of asynchronous motor, has retroreflector for rotating polarization of incident light around preset value with increased reflection |
| RU2458368C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения " (ОАО "НПК "СПП") | Angle reflector |
-
2013
- 2013-12-24 RU RU2013157072/28A patent/RU2556744C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4930870A (en) * | 1987-07-27 | 1990-06-05 | Itw New Zealand Limited | Retro-reflectors |
| US6545805B2 (en) * | 2001-05-16 | 2003-04-08 | Jds Uniphase Corp. | Polarization-dependent retroreflection mirror device |
| WO2005022210A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Bae Systems Plc | Retroreflective device comprising gradient index lenses |
| DE102010042142A1 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Ifm Electronic Gmbh | Measuring arrangement for use in e.g. yaw rate sensor for optically measuring speed of drive shaft of asynchronous motor, has retroreflector for rotating polarization of incident light around preset value with increased reflection |
| RU2458368C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения " (ОАО "НПК "СПП") | Angle reflector |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620767C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-05-29 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Laser rangefinder with totalizer of probing radiation beams |
| RU2621476C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-06-06 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Laser rangefinder with probing beam totalizer |
| RU2622229C1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-06-13 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Rangefinder with combined laser semiconductor emitter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013157072A (en) | 2015-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102422783B1 (en) | Apparatus for light detection and ranging | |
| US11567252B2 (en) | Polarization sensitive beam splitter | |
| US8724108B2 (en) | Photoelectric autocollimation method and apparatus based on beam drift compensation | |
| WO2013013488A1 (en) | Optical system structure of laser range finder | |
| JP2009516208A5 (en) | ||
| CN103234635B (en) | Photoelastic-modulation Fourier transform interference imaging spectrometer | |
| WO2018112929A1 (en) | Composite prism for multi-functional telescope, and binocular telescopic optical system for same | |
| RU2556744C2 (en) | Optical reflector (versions) | |
| CN110989172A (en) | Waveguide display device with ultra-large field angle | |
| GB2428305A (en) | Compact self-compensating beam splitter | |
| CN215986726U (en) | Augmented reality display system | |
| US2710560A (en) | Optical prism system | |
| TWM591624U (en) | Short distance optical system | |
| CN111884029A (en) | Polarization beam combiner and laser | |
| CN108627983B (en) | Laser beam combining system and beam combining method thereof | |
| US10983360B2 (en) | Optical device able to change the direction of propagation of a light beam | |
| JP3548282B2 (en) | Optical branching optical system | |
| US2619874A (en) | Telescope and view finder with prismatic optical system | |
| TWI711838B (en) | Short distance optical system | |
| KR101434236B1 (en) | Beamsplitters with offset compensation | |
| WO2013013349A1 (en) | Optical system structure of laser range finder | |
| RU2554599C1 (en) | Angle measurement device | |
| CN112505920A (en) | Miniaturized short-distance optical system | |
| CN212435028U (en) | Polarization beam combiner and laser | |
| RU2621477C1 (en) | Method of determining the spatial position of the infrared radiation beam |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |